Взаимодействие перманганата и соединений хрома(III)
Термодинамическая возможность протекания окислительно-восстановительных реакций между соединениями хрома и марганца определяется их стандартными потенциалами. Поскольку потенциал перманганат-иона (+1,51 В) выше потенциала дихромат-иона (+1,33 В), перманганат калия способен выступать в роли окислителя по отношению к солям хрома(III).
При смешивании подкисленных растворов перманганата калия и сульфата хрома(III) реакция протекает самопроизвольно. Фиолетовая окраска перманганата исчезает, и раствор приобретает оранжевый цвет, характерный для образующегося дихромата.
В сильнокислой среде продуктами реакции становятся дихромат калия, дихромовая кислота и сульфат марганца(II). Обратная реакция — окисление ионов марганца(II) дихроматом — в стандартных условиях не идет, так как дихромат является более слабым окислителем и требует жестких условий (например, кипячения или присутствия специфических катализаторов).
Превращения гидроксокомплексов хрома(III)
Хром(III) в щелочной среде способен образовывать растворимые гидроксокомплексы, например, зеленый раствор тетрагидроксодиаквахромата(III) калия. Химические свойства этого комплекса зависят от добавляемого реагента:
- Действие пероксида водорода. При добавлении H₂O₂ к гидроксокомплексу в щелочной среде происходит окисление хрома(III) до хрома(VI). Визуально это выражается в переходе окраски раствора из зеленой в желтую, что свидетельствует об образовании хромат-ионов.
- Действие кислот. Введение избытка серной кислоты приводит к полному разрушению комплексного иона. В результате среда становится кислой, а раствор меняет цвет на фиолетовый (или серо-зеленый), что указывает на образование свободных гидратированных ионов хрома(III) в виде сульфата хрома.
Окислительно-восстановительные свойства меди(II)
Ионы меди(II) также проявляют интересные окислительно-восстановительные и комплексообразовательные свойства. При взаимодействии раствора сульфата меди(II) с йодидом калия медь выступает в роли окислителя.
Ион меди(II) окисляет йодид-ион до свободного молекулярного йода, а сам восстанавливается до меди(I). Образующийся при этом иодид меди(II) крайне неустойчив и моментально распадается на иодид меди(I) и свободный йод. Наблюдается выпадение белого осадка иодида меди(I), который часто маскируется бурой окраской раствора, обусловленной присутствием выделившегося молекулярного йода.
Кроме того, медь в растворах солей может вытесняться более активными металлами. Например, железная монета, помещенная в раствор сульфата меди, покрывается красным налетом металлической меди, так как железо стоит левее в электрохимическом ряду напряжений. Серебро, будучи менее активным металлом, с сульфатом меди не реагирует.
Координационная теория на примере комплексов
Классическим примером гидратной изомерии служит хлорид хрома(III) гексагидрат. Его строение легко доказать с помощью реакции осаждения внешнесферных хлорид-ионов нитратом серебра:
- Зеленый изомер. При добавлении нитрата серебра к одному молю этого вещества выпадает лишь 0,1 моль хлорида серебра (при реакции эквимолярных количеств в соотношении 1:1). Это доказывает, что во внешней сфере находится только один ион хлора. Формула комплекса — хлорид дихлоротетрааквахрома(III) дигидрат.
- Фиолетовый изомер. Взаимодействие с нитратом серебра дает осадок в молярном соотношении 1:3, следовательно, все три хлорид-иона находятся во внешней сфере. Комплекс представляет собой хлорид гексааквахрома(III).
Координационные свойства характерны и для меди(II), которая образует комплексы с координационным числом 4. Примером служат соединения с монодентатным метиламином и бидентатным этилендиамином, который формирует особо устойчивые внутрикомплексные хелатные циклы.
Чтобы запомнить цвета соединений хрома, используйте ассоциацию: «Хромат — как солнышко (желтый, щелочная среда), дихромат — как апельсин (оранжевый, кислая среда)».
Вопросы с занятий и экзамена
Почему дихромат калия не окисляет сульфат марганца в обычных условиях?
Из-за разницы окислительных потенциалов. Потенциал восстановления перманганата (+1,51 В) выше, чем у дихромата (+1,33 В), поэтому дихромат является недостаточно сильным окислителем для перевода Mn²⁺ в MnO₄⁻ без катализаторов.
Какая окраска осадка образуется при реакции сульфата меди(II) с йодидом калия?
Образуется осадок иодида меди(I), который сам по себе имеет белый цвет, однако в растворе он маскируется бурым цветом выделившегося молекулярного йода.
Чем отличаются изомеры хлорида хрома(III) гексагидрата друг от друга?
Они отличаются распределением молекул воды и ионов хлора между внутренней и внешней координационными сферами комплекса, что влияет на их окраску (зеленый или фиолетовый) и химическую реакционную способность с нитратом серебра.
Что ещё разобрать по теме
- Расчетные задачи на изменение массы металлической пластинки (или проволоки) при вытеснении металлов из растворов солей.
- Окислительное щелочное плавление оксида хрома(III) с образованием хроматов.
- Алюминотермическое восстановление хроматов.
- Реакции окисления соединений железа(II) оксидом азота(IV) и азотной кислотой.
Разберите тему целиком в курсе «Химия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Окислительно-восстановительные свойства соединений марганца и хрома» и ещё 3 009 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 90 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 13. Химия элементов металлов»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.